水電解制氫
水(shui)電(dian)(dian)解制氫是指水(shui)分子在直流電(dian)(dian)作用下被解離生成氧(yang)氣(qi)(qi)和(he)氫氣(qi)(qi)，分別從(cong)電(dian)(dian)解槽陽極和(he)陰極析出(chu)。根據電(dian)(dian)解槽隔膜材料的不同，通常將水(shui)電(dian)(dian)解制氫分為堿性水(shui)電(dian)(dian)解（AE）、（PEM）水(shui)電(dian)(dian)解以及高(gao)溫固體氧(yang)化物(wu)水(shui)電(dian)(dian)解（SOEC）。
▊2.1堿性(xing)水電解制氫
堿性水(shui)電(dian)(dian)解(jie)制氫(qing)(qing)電(dian)(dian)解(jie)槽(cao)(cao)隔(ge)膜(mo)主(zhu)要(yao)由石棉組成，起分離氣(qi)(qi)體(ti)的作(zuo)用(yong)。陰極、陽極主(zhu)要(yao)由金屬合金組成，如Ni-Mo合金等，分解(jie)水(shui)產(chan)生氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)和氧氣(qi)(qi)。工業上堿性水(shui)電(dian)(dian)解(jie)槽(cao)(cao)的電(dian)(dian)解(jie)液通常采用(yong)KOH溶液，質量(liang)分數(shu)20%~30%，電(dian)(dian)解(jie)槽(cao)(cao)操(cao)作(zuo)溫度(du)70~80℃，工作(zuo)電(dian)(dian)流密度(du)約0.25 A/cm2，產(chan)生氣(qi)(qi)體(ti)壓力0.1~3.0 MPa，總體(ti)效率(lv)62%~82%。堿性水(shui)電(dian)(dian)解(jie)制氫(qing)(qing)技術成熟，投資、運行成本低，但(dan)存在堿液流失(shi)、腐蝕、能耗高等問(wen)題。水(shui)電(dian)(dian)解(jie)槽(cao)(cao)制氫(qing)(qing)設備開(kai)發是國內(nei)外堿性水(shui)電(dian)(dian)解(jie)制氫(qing)(qing)研究熱點。
▊2.2PEM 水電(dian)解制氫
區(qu)別于(yu)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)水電(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)制氫(qing)，PEM水電(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)制氫(qing)選用具(ju)有(you)良(liang)好(hao)化學(xue)穩定性(xing)(xing)(xing)(xing)、質(zhi)子(zi)傳導性(xing)(xing)(xing)(xing)、氣體分離性(xing)(xing)(xing)(xing)的全(quan)氟磺(huang)酸質(zhi)子(zi)交換(huan)膜作為固體電(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)質(zhi)替代石棉(mian)膜，能有(you)效阻止電(dian)子(zi)傳遞，提(ti)高電(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)槽(cao)(cao)(cao)安全(quan)性(xing)(xing)(xing)(xing)。PEM水電(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)槽(cao)(cao)(cao)主(zhu)要部件(jian)由(you)內到外依次是質(zhi)子(zi)交換(huan)膜、陰陽極(ji)催化層(ceng)、陰陽極(ji)氣體擴散層(ceng)、陰陽極(ji)端板等（圖1）。其中擴散層(ceng)、催化層(ceng)與(yu)質(zhi)子(zi)交換(huan)膜組成膜電(dian)極(ji)，是整個水電(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)槽(cao)(cao)(cao)物料(liao)傳輸以及電(dian)化學(xue)反應的主(zhu)場所，膜電(dian)極(ji)特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)與(yu)結構直接影響(xiang)PEM水電(dian)解(jie)(jie)(jie)(jie)槽(cao)(cao)(cao)的性(xing)(xing)(xing)(xing)能和壽(shou)命(ming)。
與AE制(zhi)(zhi)氫(qing)相比，PEM水電(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)工作電(dian)流(liu)密度更(geng)(geng)高(gao)（?1 A/cm2），總體效(xiao)率更(geng)(geng)高(gao)（74%~87%），氫(qing)氣體積分數更(geng)(geng)高(gao)（>99.99%），產氣壓(ya)力更(geng)(geng)高(gao)（3~4 MPa），動(dong)態(tai)響應(ying)速(su)度更(geng)(geng)快[6]（表2），能(neng)適應(ying)可再(zai)生能(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)電(dian)的波動(dong)性，被認為是極(ji)具發(fa)展前景的水電(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)技(ji)術(shu)。目前PEM水電(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)技(ji)術(shu)已在加氫(qing)站現場制(zhi)(zhi)氫(qing)、風電(dian)等可再(zai)生能(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)解(jie)水制(zhi)(zhi)氫(qing)、儲能(neng)等領域得到示范應(ying)用并逐步(bu)推廣。
注：此資訊系(xi)轉載(zai)互聯(lian)網其它網站(zhan)，文(wen)章內容僅供參考。 如有侵權可以隨時(shi)與我們取得聯(lian)系(xi)，我們會盡快改正或刪除。
